الدرس الأول: مفهوم الدالة الحقيقية وتحديد المجال والمدى والاطراد للدوال الجبرية
تُمثّل الدوال الحقيقية الركيزة الأساسية للتحليل الرياضي والتطبيقات العلمية في المرحلة الثانوية. تُعرّف العلاقة من المجموعة س إلى المجموعة ص بأنها دالة حقيقية إذا ارتبط كل عنصر من عناصر المجال س بعنصر حقيقي وحيد ومحدد في المجال المقابل، وهو ما يمكن التحقق منه بيانياً باختبار الخط الرأسي الصارم. يتطلب إتقان التحليل الجبري تعيين مجال الدوال متغيرة الأنواع، بدءاً من دوال كثيرات الحدود المعرفة دائماً على مجموعة الأعداد الحقيقية ح، مروراً بالدوال الكسرية التي تستبعد أصفار المقام منعاً للقسمة على الصفر، وصولاً إلى الدوال الجذرية التي تستلزم دراسة دليل الجذر سواء كان دليلاً زوجياً يستوجب عدم سالبية ما تحت الجذر أو دليلاً فردياً. كما يتكامل ذلك مع استكشاف مدى الدالة وتحليل اطرادها وتغير سلوكها تزايداً وتناقصاً وثبوتاً على فترات مفتوحة بدقة متناهية وفق المعايير الوزارية المعتمدة.
1. المفهوم الرياضي للدالة واختبار الخط الرأسي
تكون العلاقة من س إلى ص دالة حقيقية إذا كان كل من مجالها ومجالها المقابل مجموعة جزئية من مجموعة الأعداد الحقيقية ح، وتُحقق الشرط الجوهري:
- اختبار الخط الرأسي: إذا قطع أي خط رأسي موازٍ لمحور الصادات المنحنى البياني في أكثر من نقطة واحدة، فإن هذا المنحنى لا يمثل دالة إطلاقاً.
- المدى: هو مجموعة صور عناصر المجال في المجال المقابل، ويُمثل بيانياً مسقط المنحنى على محور الصادات.
2. قواعد تعيين مجال الدوال الجبرية
| نوع الدالة | الصيغة العامة | المجال الجبري |
|---|---|---|
| كثيرة الحدود | د(س) = أₙ سⁿ + ... + أ₀ |
ح دائماً |
| الدالة الكسرية | د(س) = ق(س) / ر(س) |
ح - {أصفار المقام} |
| جذر دليله فردي | د(س) = ³√(ق(س)) |
مجال ما تحت الجذر (ح إذا كانت كثيرة حدود) |
| جذر دليله زوجي | د(س) = ²ⁿ√(ق(س)) |
{س ∈ ح : ق(س) ≥ 0} (أو > 0 إن كانت بالمقام) |
3. دراسة اطراد الدوال (التزايد والتناقص والثبوت)
يُقصد باطراد الدالة سلوك تغير قيم د(س) مع تزايد قيم س عبر فترات مجالها، ويُدرس دائماً على فترات مفتوحة:
الدالة التزايدية
لكل س₁ < س₂ يكون د(س₁) < د(س₂). المنحنى يصعد لأعلى عند التحرك من اليسار إلى اليمين.
الدالة التناقصية
لكل س₁ < س₂ يكون د(س₁) > د(س₂). المنحنى يهبط لأسفل عند التحرك من اليسار إلى اليمين.
الدالة الثابتة
لكل س₁ < س₂ يكون د(س₁) = د(س₂) = جـ. المنحنى يمثل خطاً أفقياً موازياً لمحور السينات.
تمرين 1: مجال دالة كسرية بمقام تربيعي
المسألة: عيّن مجال الدالة د(س) = (س + 3) / (س² - 5س + 6).
• نضع المقام = صفر:
س² - 5س + 6 = 0.• بالتحليل:
(س - 2)(س - 3) = 0 ⇐ س = 2 أو س = 3.• أصفار المقام =
{2, 3}.• إذن المجال =
ح - {2, 3}.
تمرين 2: مجال دالة جذر تربيعي بالبسط
المسألة: أوجد مجال الدالة د(س) = √(2س - 8).
• دليل الجذر زوجي، إذن شرط التعريف: ما تحت الجذر ≥ 0.
•
2س - 8 ≥ 0 ⇐ 2س ≥ 8 ⇐ س ≥ 4.• إذن المجال هو الفترة المغلقة من اليسار:
[4, ∞[.
تمرين 3: مجال جذر تربيعي بالمقام
المسألة: عيّن مجال الدالة د(س) = 5 / √(9 - س²).
• الجذر في المقام، إذن الشرط: ما تحت الجذر > 0 تماماً.
•
9 - س² > 0 ⇐ س² < 9.• بأخذ الجذر التربيعي:
|س| < 3 ⇐ -3 < س < 3.• إذن المجال هو الفترة المفتوحة:
]-3, 3[.
تمرين 4: مجال دالة جذر تكعيبي كسرية
المسألة: أوجد مجال الدالة د(س) = ³√(س - 1) / (س - 4).
• البسط جذر دليله فردي (3) ومعرّف على ح بالكامل.
• المقام كثيرة حدود ينعدم عند
س - 4 = 0 ⇐ س = 4.• مجال الدالة الكلية = تقاطع المجالين مستبعداً أصفار المقام =
ح - {4}.
تمرين 5: بحث اطراد دالة خطية
المسألة: ادرس اطراد الدالة د(س) = 5 - 2س على مجالها ح.
• نفرض س₁ < س₂ حيث س₁، س₂ ∈ ح.
• بالضرب في (-2):
-2س₁ > -2س₂ (تنعكس إشارة التباين).• بإضافة 5 للطرفين:
5 - 2س₁ > 5 - 2س₂ ⇐ د(س₁) > د(س₂).• بما أن الترتيب انعكس، فالدالة تناقصية على ح.
تمرين 6: تعيين مدى دالة تربيعية مقيدة
المسألة: أوجد مدى الدالة د(س) = س² + 1 حيث س ∈ [-2, 3].
• رأس المنحنى يقع عند س = 0 وقيمتها الصغرى
د(0) = 0 + 1 = 1.• نحسب طرفي الفترة:
د(-2) = (-2)² + 1 = 5، و د(3) = 3² + 1 = 10.• أصغر قيمة للصادات هي 1، وأكبر قيمة هي 10.
• إذن المدى =
[1, 10].
تمرين 7: دالة مجزأة المجال
المسألة: أوجد مجال الدالة: د(س) = 2س + 1 عندما س < 1 و د(س) = س² عندما س ≥ 1.
• مجال القاعدة الأولى =
]-∞, 1[.• مجال القاعدة الثانية =
[1, ∞[.• المجال الكلي هو اتحاد القاعدتين:
]-∞, 1[ ∪ [1, ∞[ = ح.
تمرين 8: اطراد الدالة التربيعية الأساسية
المسألة: حدد فترات اطراد الدالة د(س) = س² على مجالها ح.
• عند س ∈ ]-∞, 0[: بزيادة س تقترب النقط من الصفر هبوطاً، فالدالة تناقصية على
]-∞, 0[.• عند س ∈ ]0, ∞[: بزيادة س تزداد قيم د(س) صعوداً، فالدالة تزايدية على
]0, ∞[.• تُكتب الفترات دائماً مفتوحة عند نقطة رأس المنحنى (0).
اضغط على أي بطاقة لاكتشاف المعنى الدقيق، واضغط على أيقونة الصوت للاستماع للنطق:
اضغط على الإجابة لتتحقق من فهمك وتكتشف التفسير النموذجي فورياً: